Transcript Synthesis of Polyurethane

Synthesis of Polyurethane
5/26 고분자화학 및 설계
Joo-weon Ock
1
Synthesis of PU
Polyurethane
Polyurethane is a polymer composed of a chain of
organic units joined by urethane links.
MDI
1차
PTMG
MDI
Prepolymer
EDA
(Extender)
2차
*
DEA
(Terminator)
O
H
H
H
O
C
N
C
N
C
n
H
Hard Segment
O
C H 2C H 2C H 2C H 2O
O
H
H
H O
C
N
C
N C N
m
Soft Segment
H
C H 2C H 3
C H 2C H 3
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Synthesis of PU
Polyurethane
1) PTMG (Polytetramethylene Ether Glycol)
분자구조식 :
HO CH2CH2CH2CH2O H
m
Maker
Dupont (Q-1)
Hodogaya (Q-3)
분자량
1800
1850
수분률
150ppm
150ppm
2) MDI (4,4-DiisocyanatoDiphenylMethane)
분자구조식 :
OCN
H
C
H
NCO
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Synthesis of PU
Polyurethane
•
Soft-segment
1차중합시 주원료인 PTMG와 MDI의 반응에 의해 형성
OCN
H
C
H
NCO
MDI
OCN
+
HO CH2CH2CH2CH2O H
m
+
OCN
PTMG
H
C
H
H O
O H
N C O CH2CH2CH2CH2 O C N
m
H
C
H
NCO
MDI
H
C
H
NCO
Urethane 결합 Soft segment
Spandex 섬유중량의 약 65-90% 차지
보통의 이완된 상태에서는 무배향 상태임 : Soft segment
굴곡성이 매우 풍부, 고신도 신장을 가능하게 함 (Urethane 결합 형성)
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Synthesis of PU
Polyurethane
3) DMAc (N,N-Dimethylacetamide)
분자구조식 :
H3C O
N C CH3
H3C
4) Amine 류
구분
EDA(Ethylenediamine)
DEA(Diethyleneamine)
용도
쇄연장제
쇄종지제
분자식
NH2CH2CH2NH2
NH(CH2CH3)2
분자량
60.10
73.14
어는점
8.5°C
-50°C
끓는점
118°C
55°C
비중
0.8990
0.7070
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Synthesis of PU
Polyurethane
•
Hard-segment
2차중합시 1차중합물(프리폴리머)과 쇄연장제(EDA)의 반응으로 형성
OCN
H
C
H
H O
O H
N C O CH2CH2CH2CH2 O C N
m
H
C
H
NCO
+
H
C
H
OCN
H H
H2N C C NH2
H H
Prepolymer
H
C
H
H O H H H H O H
N C N C C N C N
H H
Urea 결합
H O
O H
N C O CH2CH2CH2CH2 O C N
m
EDA
Prepolymer
H
C
H
Hard segment
요소결합 : 요소결합간 강한 수소결합
→ 결정격자 형성, 신장시 미끄럼 방지,
→ Spandex 안정성, 탄성 및 강력을 부여하는 역할
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Synthesis of PU
Polyurethane
•
쇄연장, 종결반응 (2차 중합)
OCN-Prepolymer-NCO +
H2N CH2CH2NH2
(EDA)
H3CH2C
NH
(DEA)
H3CH2C
H3CH2C
O H
N C N Prepolymer
H O H
N C N CH2CH2NH2
H3CH2C
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Introduction
Mechanisms of Elastic Behavior of PU
s(MPa)
x brittle failure
plastic failure
x
x
Polyurethane
e
Intermoleucular H-bonding
initial: amorphous chains are deformation
kinked, cross-linked.
is reversible (elastic)!
final: chains are straighter,
still cross-linked
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Introduction
Polyurethane
•
주, 부반응
주반응
Prepolymerization(PTMG와 MDI의 반응)
Chain extension(Prepolymer와 Diamine의 반응)
부반응
미반응 MDI에 의한 가교반응 (Biuret결합, Allophanate 결합)
MDI의 Dimerization
MDI와 solvent의 반응
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